Наноматериалы-"лоцманы" помогут создать компьютер-"трансформер"

16 октября 2011 года

Компьютер-"трансформер", перестраивающий себя для решения новых задач, можно будет собрать из наночастиц-"лоцманов", управляющих течением тока внутри логических элементов этого вычислителя, заявляют американские физики в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

Группа ученых под руководством Бартоша Гржибовского (Bartosz Grzybowski) из Северо-западного университета в городе Эванстон (США) создала гибридные наночастицы, которые могут пропускать или отражать электроны по желанию экспериментатора.

"Наша "лоцманская" технология позволяет управлять направлением электрического тока в куске материала без каких-либо дополнительных приспособлений. Как если бы мы управляли течением реки, поток электронов можно направлять в любом нужном направлении. Наночастицы позволяют контролировать сразу несколько потоков, которые текут в разные стороны в одно и то же время", - пояснил Гржибовски.

"Наноион" Гржибовского и его коллег состоит из золотой пластинки, вокруг которой обернута пленка из положительно заряженных ионов. Такие наночастицы плавают в "супе" из отрицательно заряженных молекул, которые удерживают массивную золотую часть "наноиона" на месте, не давая ему двигаться.

Ученые прикрепили к тонкой пленке из такой смеси два изолированных электрода, и начали пропускать через них ток. Оказалось, что такое "желе" быстро теряет свою электропроводность при появлении внешнего электрического поля, чего не происходит в обычных электролитах и в металлических проводниках.

Такое поведение "наноионов" объясняется тем, что внешнее поле "сгоняет" большинство отрицательно заряженных частиц к аноду - положительному электроду. В результате этого внутри "желе" возникает свое собственное электрическое поле, которое противодействует внешнему. Если отключить ток, то отрицательно заряженные частицы постепенно вернутся на свои места.

Затем авторы статьи проверили, как будет меняться электрическая проводимость "желе" при изменении направления внешнего поля. Они обнаружили, что пластинка из наночастиц не проводила электрический ток, если сила внешнего и внутреннего поля совпадали. В других случаях "желе" превращалось в выпрямитель, который пропускал ток только в одном направлении, в зависимости от разницы в силе внешнего и внутреннего поля.

Гржибовский и его коллеги собрали электрический "светофор" из этих наночастиц. В этом устройстве шестигранный кусочек "желе" разделен на равные дольки несколькими электродами, на каждый из которых можно подать напряжение. Если включить только "нужные" электроды, то такой светофор будет пропускать ток в избранном направлении и блокировать все остальные пути.

Ученые полагают, что такие частицы могут быть использованы в качестве основы для цифровой техники нового типа, которую можно будет модифицировать и совершенствовать на всем протяжении ее жизни, а не только на этапе проектирования.

"Управляемая проводимость отдельных ячеек позволит компьютерам будущего модифицировать свои логические цепи для улучшения производительности и передвигать их с места на место в случае повреждения критически важных участков уже существующих путей", - заключает другой участник исследования Дэвид Уолкер (David Walker) из Северо-западного университета.